Een lithiumbatterij met een ‘gebreide’ kathode (blauw)
(afb: uit YouTube-filmpje MIT)
Bij het fameuze MIT in Cambridge (VS) zijn onder-zoekers er in geslaagd om een virus elektrodes te laten ‘breien’. Dit alles ter meerdere eer en glorie van het rendement van lithium/lucht-batterijen in termen van vermogen per gewichtseenheid, zo meldt de wetenschapsstek Science Daily. De ‘gebreide’ batterijen (in feite ging het om de kathode) zouden een twee tot drie keer grotere energiedichtheid hebben dan de in dit opzicht beste batterijen die nu op de markt zijn. Voorlopig zal de ‘gebreide’ batterij nog niet in de winkel liggen. Er zijn nog wat uitdagingen, heet dat dan. Vooral het vinden van geschikt elektrodemateriaal, dat bestand moet zijn tegen zo veel mogelijk ontlaad/oplaad-cycli, is daarbij een prioriteit. Kleinigheid, zou je zeggen. We hebben al rijstkaf in de aanbieding van eerder onderzoek.
Batterijen voor bewegende dingen, auto’s bijvoorbeeld, moeten licht zijn. De onderzoekers van het MIT gebruikten een genetisch veranderd virus, aangeduid met M13, voor het maken van dunne draden die als elektrode kunnen dienen. Die gebreide elektrodes zouden de batterijen (veel) lichter moeten maken. In feite gebeurt dat door het effectief oppervlak van de elektrode te vergroten. Het gebruikte virus was genetisch zo veranderd, dat het metaalmoleculen en -oxides uit het water vist en die aan elkaar bindt. Ze deden dat met mangaanoxide; naar het schijnt voor lithium/luchtbatterijen de ideale elektrode. Volgens onderzoeker Angela Belcher lijkt het maken van een elektrode op de manier waarop een slak zijn huisje maakt. Het grotere effectieve oppervlak is een groot voordeel, maar het virusproces heeft nog andere pluspunten. Zo bouwt het virus zijn elektrode onder milde omstandigheden, waar dat anders met veel fysiek geweld gepaard gaat (hoge temperaturen en/of druk), met stoffen die, zacht gezegd, toxisch niet onverdacht zijn. Het virus bouwt ook een keurige driedimensionale structuur en geen losse draden. Ook kan het virus, kennelijk, het metaal palladium in passen in zijn breiwerk. Palladium vergroot de geleidbaarheid en dient als katalysator voor processen die bij het laden en ontladen aan de kathode plaatsvinden.
Voor we hoera roepen tempert Belcher de geestdrift door te benadrukken dat het hier om een onderzoeksproject gaat, waarbij slechts is gekeken naar de verbetering van één component (de kathode; overigens in een lithiumbatterij niet onbelangrijk). Ook is maar beperkt gekeken naar de hoeveel laadcycli de nieuwe elektrode aan kan: 50 keer. Een praktische batterij moeten duizenden keren kunnen worden opgeladen. Ook de productiewijze ligt niet vast. Er is voor het onderzoek een virus gebruikt, maar Belcher sluit niet uit dat in de praktijk voor een ander methode zal worden gekozen. Het zou in haar lab vaker voorgekomen zijn dat de in oorsprong gebruikte biologische methoden werden vertaald naar andere technieken. Biologische systemen zijn nog wel eens erg traag.
Bron: Science Daily